Un equipo dirigido por la física del City College de Nueva York, Lia Krusin-Elbaum, está detrás de una investigación que podría abrir una amplia gama de nuevas plataformas de dispositivos cuánticos para aprovechar los estados topológicos emergentes para la nanoespintrónica y la computación cuántica tolerante a fallas.

El grupo de físicos y químicos ha inventado una nueva técnica sencilla y potente que utiliza hidrógeno iónico para reducir la densidad de portadores de carga en la mayor parte de los imanes y aisladores topológicos tridimensionales (3D). El resultado es que se puede acceder a canales de conducción cuántica de borde o superficie no disipativos robustos para su manipulación y control. Su investigación, "Corrientes superficiales topológicas a las que se accede a través de la hidrogenación reversible del volumen tridimensional", aparece en la revista Nature Communications. .

La nueva técnica de sintonización de hidrógeno de nanoestructuras y materiales topológicos basados ​​en calcógeno implementada en una cámara de laboratorio utiliza la inserción y extracción de hidrógeno iónico de una solución acuosa diluida de ácido clorhídrico (HCl), lo que deja intacta la estructura cristalina topológica en capas, así como las bandas electrónicas. tiene el beneficio adicional de eliminar el óxido superficial nativo mientras pasiva las superficies. En este proceso, que el equipo de City College prueba en el laboratorio Krusin para el transporte eléctrico bidimensional, los electrones son donados por un enlace reversible de H ⁺ Los iones a calcógenos, como Te o Se, y las densidades de los graneleros se reducen en órdenes de magnitud para lograr acceso a estados superficiales topológicos robustos sin alterar la movilidad de los portadores o la estructura de bandas.

"El principal avance de este trabajo es que el nuevo proceso de hidrogenación es completamente reversible, ya que la fracción hidrógeno-calcógeno se puede disociar mediante un protocolo de recocido a baja temperatura bajo el cual el hidrógeno se elimina fácilmente", dijo Krusin-Elbaum, profesor de la División de Ciencias de CCNY. Ciencias. "También es reproducible y de ciclo múltiple, por lo que resuelve una de las limitaciones clave de los aisladores topológicos magnéticos y no magnéticos y se puede aplicar no solo a los materiales después del crecimiento, sino también a los nanodispositivos completamente fabricados".

La investigación en el Laboratorio Krusin se centra en explorar fenómenos cuánticos novedosos como el efecto Quantum Anomalous Hall (QAH), que describe un aislante que conduce corriente sin disipación en canales discretos en sus superficies, superconductividad 2D y fenómenos de estado de axión que presentan un transporte térmico cuantizado, todos con el potencial si se industrializan para avanzar en tecnologías de eficiencia energética.

Krusin-Elbaum y su equipo dijeron que la técnica que han demostrado es muy general y, en última instancia, puede hacer avanzar el potencial de los imanes topológicos intrínsecos para transformar la electrónica cuántica del futuro. + Explora más

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